Diode pompowane CW: elastyczna i wydajna opcja źródła światła!

Kryształy i okulary domieszkowane ND, takie jak ND: YAG (Neodym: Garnet glinu itrium) od dawna stosowano jako materiały do wzmocnienia lasera. Optycznie pompowane, mogą wytwarzać długości fali wyjściowej blisko 1 µm, podczas gdy czas życia wzbudzonego neodymu obsługuje zarówno falę ciągłą, jak i pulsację (przełączoną Q).

W tradycyjnych laserach moc intensywnych lamp flash i lampy łukowej jest skupiona na cylindrycznym laserowym pręcie kryształowym, tworząc moduł wzmocnienia. Moduł ten jest następnie umieszczany w jamie laserowej, która zazwyczaj ma kilka cali długości i ogranicza wysokie odblasniki i częściowe odblaski lub sprzęglety wyjściowe.

Jednak to podejście stoi przed kilkoma wyzwaniami. Po pierwsze, światło pompy nie jest wydajne, co wynika głównie z nieefektywności lampy w przekształcaniu energii elektrycznej w światło pompy, przy jednoczesnym wytwarzaniu dużej ilości bezużytecznego ciepła. Bardziej krytycznie lampy te emitują promieniowanie szerokopasmowe w zakresie widzialnych i podczerwieni, co powoduje, że większość światła nie jest w pełni wchłaniana przez kryształy wzmocnienia lasera, co z kolei zaostrza wytwarzanie ciepła modułu pompy. Ciepło to musi być rozproszone przez system chłodzenia wody dla głowicy laserowej i wymagana jest zasilacz wielu kilowatów.

W przypadku wielu zastosowań przemysłowych lampy łukowe mają ograniczoną żywotność i należy je wymieniać co 200 do 600 godzin. Podczas wymiany optyka wnęki często musi być dopracowana, aby utrzymać dobry wzór wyjściowy lasera. Ta częste rutynowe utrzymanie nie tylko zwiększa koszty, ale może również wpływać na stabilność układu laserowego. Ponadto wyrównanie optyczne może z czasem dryfować, wymagając regularnej ponownej kalibracji, nawet bez rozważania zastąpienia samej lampy.

Natomiast,Diode pompowane CWZnacząco eliminuje te ograniczenia i wady. Kryształy laserowe domieszkowane neodymem mają wysoką absorpcję przy długości fali 808 i 880 nm, które odpowiadają długościom fali emisji półprzewodników laserowych Ingaas. Dioda laserowa może skutecznie przekształcać energię elektryczną w światło laserowe, które jest skutecznie wchłaniane przez kryształ domieszkowany neodymem, osiągając wydajność w zrypu ścian, która jest kilka razy wyższa niż w przypadku tradycyjnych laserów pompowanych lampą.

Oprócz wysokiej wydajności elektrycznej,Diode pompowane CWDaje również inne znaczące zalety. Ze względu na niską moc wyjściową lasery te wytwarzają stosunkowo niewielkie ciepło, zmniejszając wymagania chłodzenia. Ponadto są one zasilane zasilaczami o niskim napięciu, kompatybilne z liniami jednofazowymi (110/220 V) lub narzędziami o niskim napięciu w niektórych urządzeniach laserowych.

Ponadto, ze względu na zwartą wielkość diod półprzewodników, ogólny rozmiar głowicy laserowej można znacznie zmniejszyć. W przypadku producentów OEM i użytkowników przemysłowych długie życie diod dodatkowo zmniejsza przestoje konserwacyjne. W rzeczywistości, przy ciągłym doskonaleniu niezawodności diody w laserach stałego pompowanego diodą, lasery te osiągnęły wiele lat bezproblemowej pracy.

Jeśli chodzi o wprowadzenie kryształów laserowych, istnieje kilka podstawowych podejść do pompowanego przez diodę CW, w tym pompowanie końcowe i pompowanie boczne. Lasery końcowe zapewniają wysoką wydajność i stabilność wysokiej jakości wiązek wyjściowych w zakresie mocy do dziesiątek Watts, podczas gdy lasery pompowane boczne koncentrują się na zapewnieniu kilku kilowatów surowej mocy, chociaż ich jakość wiązki jest zagrożona.

Od czasu wprowadzeniaDiode pompowane CW, wiele geometrii laserowych badano o różnym stopniu sukcesu komercyjnego. Wśród nich najważniejsze są cylindryczne pręty, płytki i cienkie kryształy dysku. W zależności od wymagań mocy i trybu kryształy lasera płyt i pręta można zaprojektować jako pompowane lub pompowane boczne, podczas gdy kryształy dyskowe można jedynie pompy końcowi. Zasadniczo kryształy prętów dominują o niskiej/średniej mocy i wysokiej jakości zastosowania, podczas gdy kryształy płyt i dysku są często stosowane w laserach o dużej mocy.